1.1算法的概念
一,教学目标:
1.知识技能:通过生活实例感官认识算法,通过解二元一次方程组的解法初步了解高斯消
去法的思想并初步认识和体会算法的基本思想。
了解算法的含义及特征。
2.过程与方法:通过分析案例的过程,发展对具体问题的过程与步骤的分析能力,发展从
具体问题中提炼算法思想的能力,发展有条理地清晰地思维的能力。
3.情感、态度与价值观:激发学生探讨算法的乐趣,从而培养学生对数学的热爱情感。
二,教学重点、难点
1.重点:根据求解数学问题的一般方法与步骤,体会算法和算法的基本思想。
2.难点:算法分析与可行性
三,教学方法与学法指导
采用先整体感悟再模仿后亲历操作的教学思路。
通过观察、分析、抽象、概括、自主探究、合作交流的教学方法,调动学生参与课堂教学的主动性与积极性。
教学中适时点拨引导学生主动发现,启发学生通过主动思考、动手操作来达到对知识的“发现”和接受,进而完成知识的内化。
根据学情分析,我设计了如下6个层次的学法:①创设情境—引入概念;②观察归纳—形成概念;③讨论研究—深化概念;④及时训练—巩固新知;⑤总结反思—提高认识;⑥任务后延—自主探究。
四,教学过程:
⑴创设问题情景:
请研究解决下面的几个问题:
问题1:汉诺塔问题:如图三根柱子,甲柱上从大到小放置了三个圆环A、B、C,现在要将这三个圆环移至乙柱,也要从大到小放置。
要求一次移动一个,移动过程中,大圆环不能放于小圆环上,如何移动?
(通过师生共同讨论得出移动方法与策略如下
S1将C环移至乙柱;
S2将B环移至丙柱;
S3将C环移至丙柱;
S4将A环移至乙柱;
S5将C环移至甲柱;
S6将B环移至乙柱;
S7将C环移至乙柱。
问题2:两个大人和两个小孩一起渡河,渡口只有一条小船,每次只能渡1 个大人或两个小孩,他们四人都会划船,但都不会游泳。
试问他们怎样渡过河去?请写出一个渡河
方案。
(通过学生小组讨论得出渡河方案与步骤如下)
S 1 两个小孩同船过河去;
S 2 一个小孩划船回来;
S 3 一个大人划船过河去;
S 4 对岸的小孩划船回来;
S 5 两个小孩同船渡过河去;
S 6 一个小孩划船回来;
S 7 余下的一个大人独自划船渡过河去;对岸的小孩划船回来;
S 8 两个小孩再同时划船渡过河去。
【设计意图】通过实例直观感知并初步体会算法概念
问题3:一群小兔一群鸡,两群合到一群里,要数腿共48,要数脑袋整17,多少小兔多少鸡?
(学生独立思考,师生共同评价得到解决方案如下)
先列方程组解题,得鸡10只,兔7只;
再归纳一般二元一次方程组的通用方法,即用高斯消去法解一般的二元一次方程组
⎩⎨⎧=+=+22221
211212111b x a x a b x a x a 。
令D 12212211a a a a -=,若D 0=,方程组无解或有无数多解。
若D 0≠,则D a b a b x 1222211-=,D
a b a b x 2111122-=。
由此可得解二元一次方程组的算法。
1S 计算12212211a a a a D -=;
2S 如果0D =,则原方程组无解或有无穷多组解;否则(0D ≠)
, D a b a b x 1222211-=,D
a b a b x 2111122-= 3S 输出计算结果1x 、2x 或者无法求解的信息。
【设计意图】在学情分析基础上从学生具备的认识水平出发,归纳解二元一次方程组的求解步骤。
从而让学生经历算法分析的基本过程,并在此过程中引导学生关注更具一般性解法,形成解法向算法过渡的准备,为建立算法概念打下基础。
⑵数学构建:
分析引例1-3归纳,形成算法概念:
问题导引:到底什么是算法?如何表达算法的含义?
算法的概念:由基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤,或者是按照要求设计好的有限的计算序列,并且这样的步骤或序列能解决一类问题。
算法的五个重要特征:
(1)有穷性:一个算法必须保证执行有限步后结束;
(2)确切性:算法的每一步必须有确切的定义;
(3)可行性:算法原则上能够精确地运行,而且人们用笔和纸做有限次即可完成;
(4)输入:一个算法有0个或多个输入,以刻划运算对象的初始条件。
所谓0个输入是指算法本身定出了初始条件。
(5)输出:一个算法有1个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。
没有输出的算法是毫无意义的。
【设计意图】有了上面所举实例,学生对算法的概念开始有了一些认识,但对概念的比较全面的描述还有一定的困难.教师在此处设问后,再通过帮助学生回顾上面关于算法的实例,引导学生进行归纳总结.让学生切实参与到概念的形成过程中来。
⑶知识运用:
例1.一个人带三只狼和三只羚羊过河,只有一条船,同船可以容纳一个人和两只动物。
没有人在的时候,如果狼的数量不少于羚羊的数量,狼就会吃掉羚羊。
(1)设计过河的算法;
(2)思考每一步算法所遵循的相同之处原则是什么。
解:算法或步骤如下:
S1 人带两只狼过河
S2 人自己返回
S3 人带一只羚羊过河
S4 人带两只狼返回
S5 人带两只羚羊过河
S6 人自己返回
S7 人带两只狼过河
S8 人自己返回带一只狼过河
例2.(学案第8题)写出一个求有限整数序列中的最大值的算法。
解:为了便于理解,算法步骤用自然语言叙述:
1S 先将序列中的第一个整数设为最大值;
2S 将序列中的下一个整数值与“最大值”比较,如果它大于此“最大值”
,这时就假定“最大值”就是这个整数;
3S 如果序列中还有其它整数,重复2S ;
4S 在序列中一直进行到没有可比的数为止,这时假定的“最大值”就是这个序列中的最大值。
试用数学语言写出对任意3个整数c b a 、、中最大值的求法
1S max=a
2S 如果b>max ,则max=b
3S 如果c>max ,则max=c,
4S max 就是c b a 、、中的最大值。
【设计意图】由学生已有的认识水平出发,创设学生可以完成的体验情境体验成功,让学生认识求解结构中存在“重复”。
为导出一般问题的算法创造条件,也为学习算法的自然
语言表示提供时机。
⑷典型例题
例1:1.什么是质数?
2.如何判断一个数是不是质数?以7为例说明
3.把7改成35,再写出判断过程的基本步骤?
4.两个解法有何相同之处?有何不同之处?
5.任意给定一个大于2的整数n ,能否设计一个算法对n 是否为质数做出判断?
(对于5的算法分析见课本)
例2:写出二分法求方程220(0)x x -=>220(0)x x -=>的近似解的算法
(算法分析见课本)
【设计意图】加强引导与规范,让学生形成算法概念的深化认识。
⑸巩固提高:
1.写出求1+2+3+…+100的一个算法
2.写出证明f(x)=x 3在区间(0,+∞)上的单调性的一个算法
3.给出求100321!100⨯⨯⨯⨯= 的一个算法。
【设计意图】促进学生进一步了解算法的概念及特征,体会算法的思想。
⑹归纳小结:
1.算法的概念:
2.算法的描述可以有不同方式:可以用自然语言或数学语言加以叙述;也可以用高级语言编写程序实现;或者可以用框图直观清晰的表达。
(注:后两种方式在后面学习)
3.算法的基本特征:
(1)有穷性;(2)确切性;(3)可行性;(4)数据输入;(5)信息输出
注:一个问题可以有多个算法,不同的算法有优劣之别。
保证得到的结果是对每个算法最基本的要求,其次还要求算法的每一个步骤都要易于实现,易于理解,效率要高,通用性要好等。
【设计意图】学生交流在本节课学习中的体会、收获,交流学习过程中的体验和感受 ⑺作业设计:
1.学案P2-3:练习1-9题任选四个。
2.导与练P2-3:能力提升6-8题
※每日一练:(任你选)
1 试写出解方程2230x x --=2230x x --=的算法
2 给出2468100++++2468100++++
的一个算法
【设计意图】任务后延,课后探究
教后反思:
教学设计说明:
1.根据本节课的特点,采用引导发现和归纳概括相结合的教学方法,通过提出问题、思考问题、解决问题等教学过程,观察对比、概括归纳算法的概念及其算法的自然语言表示,再通过具体问题的提出和解决来激发学生的学习兴趣,调动学生的主体能动性,让每一个学生充分地参与到学习活动中来。
2.学生在创设的问题情景中,通过观察、类比、思考、探究、概括、归纳和动手尝试相结合,体现学生的主体地位,培养了学生由具体到抽象,由特殊到一般的数学思维能力,形成了实事求是的科学态度,增强了锲而不舍的求学精神。
3.以问题为纽带,化结果为过程的教学理念始终贯穿了整个教学过程。
因为我们不仅希望学生掌握知识,更希望学生掌握分析知识、选择知识、更新知识的能力。
简单的说智慧比知识更重要,知识是启发智慧的手段,过程是结果的动态延伸,教学中能够把结果变成过程,才能把知识变成智慧!。